基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的熱工過程動態(tài)建模.pdf

1、眾所周知,熱交換器是工業(yè)傳熱過程必不可少的設(shè)備,幾乎一切工業(yè)領(lǐng)域都要使用.因此,如果能夠建立其動態(tài)模型,則對換熱器的設(shè)計、安全運(yùn)行、自動控制等方面都有著重要的意義.隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大和生產(chǎn)技術(shù)的現(xiàn)代化,要求熱交換器必須滿足各種特殊情況和特殊要求,熱交換器的工作原理越來越復(fù)雜,表現(xiàn)為有滯后、時變、非線性及眾多不確定因素影響等等,其動態(tài)特性很難用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模方法給出系統(tǒng)的精確模型.而神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論具有很強(qiáng)的模式識別和自學(xué)習(xí)能力,可以實現(xiàn)那些

2、難以用數(shù)學(xué)模型表示的復(fù)雜的映象關(guān)系.針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的這個特點,本文利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論對換熱器系統(tǒng)進(jìn)行動態(tài)建模,通過利用改進(jìn)的動態(tài)Elman網(wǎng)絡(luò)和靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)加動態(tài)環(huán)節(jié)兩種不同的方法建立換熱器系統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)模型,分別為黑箱式動態(tài)模型和灰箱式動態(tài)模型.其中灰箱式模型是本文在研究換熱器特點的基礎(chǔ)上,根據(jù)熱工過程運(yùn)行的特性,而提出的基于工作點的換熱器神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)動態(tài)建模方法,具有創(chuàng)新性.并推導(dǎo)兩種建模方法的算法,算法推導(dǎo)過程中使用矩陣形式,相對于一般文

3、獻(xiàn)中的針對權(quán)值元素的推導(dǎo)算法,矩陣形式易于理解和編程,且具有通用性,同樣可以適用于多輸入、多輸出系統(tǒng).兩種模型建立后,通過對所建神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的訓(xùn)練,對灰箱式動態(tài)模型和黑箱式動態(tài)模型的訓(xùn)練和預(yù)測的效果進(jìn)行了比較分析,得出灰箱式模型經(jīng)過訓(xùn)練后,在預(yù)測的過程中精度高,模型參數(shù)隨工作點和時間發(fā)生變化,真正實現(xiàn)了非線性系統(tǒng)動態(tài)建模.同時,本文針對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論到目前為止,對網(wǎng)絡(luò)的收斂問題還沒有明確的理論指導(dǎo)這一問題,進(jìn)行了嘗試,提出了自適應(yīng)變步長調(diào)